气相色谱常见问题及处理方法

气相色谱常见问题及处理方法
01气相色谱系统的基本组成是什么？
气相色谱系统的基本组成有：
1.气源：常用的有N2、H2、Air、Ar、He等高压气体钢瓶，也可采用氢气发生器、氮气发生器、无油空气泵；
2.气路控制系统：由开关阀、稳定阀、针形（调节）阀、切换阀和气阻、压力表、流量计等组成；
3.进样系统：即汽化室，可以根据不同的分析要求，装置不同的进样器内衬。

对于气体样品，最好采用六通阀定体积进样，可获好的重复性，对液体样品，一般采用微量注射器进样，对固体样品，多用裂解器或脉冲炉配合；
4.色谱分离系统：色谱柱是解决样品组份分离的关键，有填充柱和毛细柱二大类，根据不同的分析要求来具体配置；
5.检测器：是将样品中的化学组份转化为电讯号，灵敏度和稳定性是关系到整个仪器性能的心脏部件，常用有TCD、FID、ECD、FPD、NPD；
6.色谱工作站
7.温度控制器：有恒温控制和程序升温控制二种方式；
8.检测器电路：每种类型检测器都必须配置一个控制和测量的电路，从而实现非电量转换。

例如，配合高灵敏度TCD，就要配置一个热导池恒流电源，对FID就需配置一个微电流发大器。

02气体为什么要净化？
气体纯度要影响灵敏度、稳定性。

净化工作主要是脱除水份、氧（TCD、ECD）和碳氢化合物，碳氢化合物将影响基线稳定性。

对于高纯气体分析，要求载气纯度要比被测气体纯度高一个数量级才能正常工作，否则要出倒峰，例如分析高纯Ar（O2≤2PPm，N2≤5PPm），就要求高纯Ar载气中O2、N2都要小于1 PPm才行。

应用ECD时，载气中内的H2O和O2将严重影响灵敏度。

03对进样的五点基本要求是什么？
为保证定性定量精度，进样的基本要求是：
1.快速：是指取样要快，取样后送进仪器要快，样品应进入汽化室中载气流速的区域；
2.重复：是指取样要重复、送入仪器的操作也要重复，对气体样品，要控制住气体样品的流量和压力恒定，以便保证进样和进被测气体的进样量一致性；
3.进样器温度要正确设置：对液体样品，进样汽化温度要设置正确，要高于试样的平均沸点，温度太低会造成高沸点组份汽化不完全，温度太高，可能会引起某些组份的分解；
4.进样死体积要尽量小：指汽化室到色谱柱的连接气路体积要尽可能小，气体进样阀到色谱柱的连接管尽量短，从而减少死体积对峰变宽的影响；
5.对不同柱型要配置不同的进样器结构，以便获得理想的柱效和好的峰形。

例如：对填充柱和细口径毛细柱分流进样，衬管内径要适当大些，而对大口径毛细柱柱头进样，衬管内径要适当小些（中间有窄小收口）。

04填充柱的基本要素是什么？
对一个具体的被测样品，就必需应用一根适用的色谱柱，要考虑到组份的全部分离，也要考虑分析速度和检测器灵敏度。

分离、速度、灵敏度是与填充柱的基本要素有关：
1.柱长：柱子越长，分离越好，但分析周期会很长，检测灵敏度也会降低；
2.柱内径：柱的内径越细，分离越好，但制备会困难，柱容量也会减少，造成高含量组份定量偏低；
3.固定液：根据具体样品来选择，“相似性原理”是选择固定液的基本原则，特殊的、复杂的样品也可采用混合型固定液。

例如，分离二甲苯，采用DNP+有机皂土；分离白酒，常用DNP+吐温；
4.担体：担体目数大，颗粒细小，分离效果好，但柱压会太高，造成进样压力波动大，对有极性较强的组份，就必须应用硅烷化处理的担体，以利减小峰形拖尾；
5.固定液与担体的配比：固定液配比越高，分离越好，柱容量也会提高，但分析周期会加长，基流会增加，从而增加噪音和基线漂流，柱子老化时间要很长。

05如何安装气相色谱柱？
色谱柱的正确安装才能保证发挥其最佳的性能和延长使用寿命。

正确的安装请参考以下步骤：
步骤1. 检查气体过滤器、载气、进样垫和衬管等检查气体过滤器和进样垫，保证辅助气和检测器的用气畅通有效。

如果以前做过较脏样品或活性较高的化合物，需要将进样口的衬管清洗或更换。

步骤2. 将螺母和密封垫装在色谱柱上，并将色谱柱两端要小心切平。

步骤3. 将色谱柱连接于进样口上色谱柱在进样口中插入深度根据所使用的GC仪器不同而定。

正合适的插入能最大可能地保证试验结果的重现性。

通常来说，色谱柱的入口应保持在进样口的中下部，当进样针穿过隔垫完全插入进样口后如果针尖与色谱柱入口相差1-2cm，这就是较为理想的状态。

（具体的插入程度和方法参见所使用GC的随机手册）避免用力弯曲挤压毛细管柱，并小心不要让标记牌等有锋利边缘的物品与毛细柱接触摩擦，以防柱身断裂受损。

将色谱柱正确插入进样口后，用手把连接螺母拧上，拧紧后（用手拧不动了）用扳手再多拧1/4-1/2圈，保证安装的密封程度。

因为不紧密的安装，不仅会引起装置的泄漏，而且有可能对色谱柱造成永久损坏。

步骤4. 接通载气当色谱柱与进样口接好后，通载气, 调节柱前压以得到合适的载气流速（见下表）。

(以上仅为建议的起始设置，具体数值要依据实际的载气流速。

)将色谱柱的出口端插入装有己烷的样品瓶中，正常情况下，我们可以看见瓶中稳定持续的气泡。

如果没有气泡，就要重新检查一下载气装置和流量控制器等是否正确设置，并检查一下整个气路有无泄漏。

等所有问题解决后，将色谱柱出口从瓶中取出，保证柱端口无溶剂残留，再进行下一步的安装。

步骤5. 将色谱柱连接于检测器上其安装和所需注意的事项与色谱柱与进样口连接大致相同。

如果在应用中系统所使用的是ECD或NPD 等，那么在老化色谱柱时，应该将柱子与检测器断开，这样检测器可能会更快达到稳定。

步骤6. 确定载气流量，再对色谱柱的安装进行检查注意：如果不通入载气就对色谱柱进行加热，会快速且永久性的损坏色谱柱。

步骤7. 色谱柱的老化色谱柱安装和系统检漏工作完成后，就可以对色谱柱进行老化了。

对色谱柱升至一恒定温度，通常为其温度上限。

特殊情况下，可加热至高于最高使用温度10-20℃左右，但是一定不能超过色谱柱的温度上限，那样极易损坏色谱柱。

当到达老化温度后，记录并观察基线。

初始阶段基线应持续上升，在到达老化温度后5-10分钟开始下降，并且会持续30-90分钟。

当到达一个固定的值后就会稳定下来。

如果在2-3小时后基线仍无法稳定或在15-20分钟后仍无明显的下降趋势，那么有可能系统装置有泄漏或者污染。

遇到这样的情况，应立即将柱温降到40℃以下，尽快的检查系统并解决相关的问题。

如果还是继续的老化，不仅对色谱柱有损坏而且始终得不到正常稳定的基线。

一般来说，涂有极性固定相和较厚涂层的色谱柱老化时间长，而弱极性固定相和较薄涂层的色谱柱所需时间较短。

而PLOT色谱柱的老化方法有各不相同。

PLOT柱的老化骤:HLZ Pora 系列250℃，
8小时以上Molesieve(分子筛) 300℃ 12小时Alumina(氧化铝) 200℃ 8小时以上由于水在氧化铝和分子筛PLOT柱中的不可逆吸附，使得这两种色谱柱容易发生保留行为漂移。

当柱子分离过含有高水分样品后，需要将色谱柱重新老化，以除去固定相中吸附的水分。

步骤5. 将色谱柱连接于检测器上其安装和所需注意的事项与色谱柱与进样口连接大致相同。

如果在应用中系统所使用的是ECD或NPD等，那么在老化色谱柱时，应该将柱子与检测器断开，这样检测器可能会更快达到稳定。

步骤8. 设置确认载气流速对于毛细管色谱柱，载气的种类首选高纯度氮气或氢气。

载气的纯度最好大于99.995%，而其中的含氧量越少越好。

如果您使用的是毛细管色谱柱，那么依照载气的平均线速度（cm/sec）,而不是利用载气流量（ml/min）来对载气做出评价。

因为柱效的计算采用的是载气的平均线速度。

推荐平均线速度值：氮气：10-12cm/sec 氢气：20-25cm/sec载气杂质过滤器在载气的管线中加入气体过滤装置不仅可以延长色谱柱寿命，而且很大程度的降低了背景噪音。

建议最好安装一个高容量脱氧管和一个载气净化器。

使用ECD系统时，最好能在其辅助气路中也安装一个脱氧管。

步骤9. 柱流失检测在色谱柱老化过程结束后，利用程序升温作一次空白试验（不进样）。

一般是以10℃/min从50℃升至最高使用温度，达到最高使用温度后保持10min。

这样我们就会的到一张流失图。

这些数值可能对今后作对比试验和实验问题的解决有帮助。

在空白试验的色谱图中，不应该有色谱峰出现。

如果出现了色谱峰，通常可能是从进样口带来的污染物。

如果在正常的使用状态下，色谱柱的性能开始下降，基线的信号值会增高。

另外，如果在很低的温度下，基线信号值明显的大于初始值，那么有可能是色谱柱和GC系统有污染。

其他：色谱柱的保存用进样垫将色谱柱的两端封住，并放回原包装。

在安装时要将色谱柱的两端截去一部分，保证没有进样垫的碎屑残留于柱中。

注意：当空气中氢气的含量在4-10%时，就有爆炸的危险。

所以
一定要保证实验室有良好的通风系统。

06稳压阀的作用及保证稳压效果的条件是什么？
为了获得定性定量的正确结果，稳压阀输入压力起码大于输出压力0.05MPa，否则起不到良好的稳压效果，因此，气体钢瓶或气体发生器输出的气体应足够高才行，例如：载气输入仪器的压力必须大于柱前压0.05 MPa。

07怎么样老化色谱柱?
新填充的色谱柱不能马上使用还需要进行老化处理。

老化的目的有两个:
一.是为了彻底除去填充物中的残余溶剂，和某些挥发性杂质。

二.是促进固定液均匀的、牢固分布在单体的表面上。

老化的方法：
把柱子与汽化室连接，与检测器一端要断开，以氮气为载气，流速是正常的一半即可，温度选择固定液的最高使用温度，老化时间大约20小时，老化完成后将仪器温度降至近室温关闭色谱仪，待仪器温度恢复室温再将色谱柱连接到检测器上（老化时接汽化室的一端最好接在检测器上），开机，在使用温度下看基线是否平稳，如果平稳色谱柱就算老化好了，否则要继续老化。

08常用国产气相色谱担体(载体)及吸附剂有哪些？
09如何正确操作氢焰检测器？
1.开机是先通载气和空气，让载气先冲洗进样器、色谱柱、检测器；
2.接通并设置好各部分的温度控制；
3.开通微电流放大器，设置好放大器输入高阻档（增益档），一般置于109Ω档，走放大器基线；
4.待检测器温度高于100℃时才能通氢气点火，点火是氢气可通得流量大一些，易于点火，点着火后就将氢气流量降到合适的位置（满足最佳N2/H2比）；
5.应用基流调节电位器将记录仪表的记录笔调到适当的位置，走基线；
6.待基线稳定后即可进行进样分析；
7.停机时，必须先将氢气关闭让检测器熄火；
8.然后关掉温控和放大器，待柱温降到低于70—80℃时最后才关掉载气和空气。

通H2点火操作应在FID 温度超过100℃时进行，关机时应先熄火，这一操作原则是为了避免造成检测器积水而导致放大器输入级绝缘下降，引起噪音增大。

10影响FID灵敏度的因素是什么？
影响FID灵敏度的因素有：
1.喷咀孔径大小：孔径小灵敏度高，但限制了进样差；
2.收集极与极化极间的位置：极间距离大、灵敏度小，极间距离小、灵敏度高；
3.极化极与喷咀口的相互位置：喷咀口高于极化极圈，灵敏度大大下降，喷咀口低于极化极圈，则会引起噪音增大；
4.N2/H2流量比：将明显影响灵敏度，各生产厂家的结构设计不同，N2/H2比最佳值也不同，可用实验来确定，一般情况下，N2流量比H2流量大些，一般N2：H2是1：1.5或1：1为宜。

喷咀孔径为φ0.4的，流量可再20—30ml/min，喷咀孔径为φ0.6以上的，流量可在40—50 ml/min左右为佳。

毛细管色谱的柱尾吹气的作用，除了减少组份的柱后扩散效应外，另一个主要作用是保证最佳N2/H2比，用以保证最佳灵敏度；
5.空气流量小于200ml/min范围内，流量大小对灵敏度有影响，一般大于250ml/min条件下，空气流量对灵敏度无影响；
6.放大器输入高阻的大小将直接影响放大器的电流放大倍数，当然影响FID灵敏度，输入高阻大，灵敏度高，但噪音会增大；
7.放大器的输出电路都设计内衰电路，有1/10、1/25、1/50，各生产厂家不同，内衰减比例也不同，改变或调节内衰减，也可改变FID 灵敏度。

当然，前提是要保证放大器基线稳定。

11如何防止FID收集极上的积垢？
清除收集极积垢，拆洗FID 时，常把喷嘴拆断造成了不可挽回的损失。

依据FID工作原理，收集极对地为高阻，一般都在107欧姆以上，所以收集极的一般污染或收集极和静电计连接不良，除非在限制灵敏度操作外不会造成严重的噪声。

所以当操作FID遇到尖峰噪声（基线毛刺）不提倡首先拆洗FID检测器，而应先寻找其它引起噪声的原因如：
1.气流比是否合适;
2.汽化室严重污染;
3.柱流失严重(老化不够);
4.静电放大器不稳定;
5.极化电压不稳定;
6.有关信号连接接触不良;
7.市电不稳定;
8.接地不正确;
9.数据处理机有故障或参数设置不合理;
10.气体纯度欠佳(特别是使用各种气体发生器时);
11.色谱柱连接以后各接头有严重漏气。

只要有一定经验，上述检查即简单又直观。

我们经常看到检测器特别是收集极内沉积的白色粉末壮物质，均是硅酮型固定相流失经FID 中燃烧后生成的二氧化硅所致。

为防止二氧化硅在检测器中积聚要注意以下几点：
①谱柱在连接检测器使用前充分老化。

②最好应用纯度较高（如色谱级纯）的固定相OV-101；少用纯度差的D-200。

③在满足分析对FID灵敏度要求的情况下，尽量选择大一些的空气流量，以便把各种燃烧物排出FID。

在确认可能是FID污染引起某种脉冲尖峰干扰噪声后。

其清除积垢方法有以下三种供大家参考使用:
①：注射若干微升氟里昂，燃烧形成氟化氢，氟化氢和二氧化硅反应后形成可挥发性物质。

②：拆下检测器的有关部分如：收集极，喷嘴，壳体，绝缘体等。

在超声波浴中清洗两小时，用蒸馏水漂洗。

装入检测器之前，再用丙酮清洗一次。

③：若相关部分特别是收集极积垢太多时，可以用细颗粒砂纸打磨清洗也是一种好方法。

氢焰系统常见故障的判断和检查
FID（氢焔检测器）的灵敏度高、死体积小、响应快、线性范围广，能有效地与毛细柱联用，成为目前对有机物微量分析应用最广的检测器。

FID检测系统主要由检测器、检测电路（放大器）和气路三大部分组成，当发生故障或分析谱图不正常时，应首先判断区分问题是出在哪一部分。

12FID系统常见不正常情况有哪些？
1、不能点火---问题主要出在气路或检测器；
2、基流很大---问题主要出在气路或检测器；
3、噪音很大---气路、检测器和电路出问题都有可能；
4、灵敏度明显降低---气路、检测器和电路不正常都有可能；
5、不出峰---气路、检测器、电路不正常都有可能；
6、色谱峰形不正常---进样器、气路、检测器为主要检查对象；
7、基线漂移严重---气路、检测器都有可能；
8、有时有讯号，有时无讯号---问题主要出在电路上。

一、检查气路：检查 H2（氢气）、N2（氮气）、AIR（空气）流量是否正常，空气流量太小和喷嘴严重漏气就会引起较大的爆鳴声而不能点火；氢气太小，氮气太大会使点火困难和容易熄火；喷嘴漏气，色谱柱漏气不仅会使点火困难，也会导致灵敏度降低，甚至不出峰；氢气与氮气流量比将明显影响灵敏度；很大氢气流量太大也会造成噪音变大；气路系统不干净，包括进样器污染，检测器污染或色谱柱没有充分老化都会引起基流、噪音较大和基线漂移。

在点火时请注意基流大小：在点火前，放大器基线位置尽可能调在记录仪零位及附近，在不旋动调零电位器的条件下，点火后，记录笔偏离零位的距离可指示基流大小，可改变记录仪量程或放大器衰减倍数来确定，一般来说，点火后H2气调回正常工作值时，基流偏离小于1mV，说明系统十分干净，基流小于10mV，一般还能使用，若基流大于几十mV，就说明系统污染比较严重，这时噪音、漂移都很大，仪器稳定时间也较长。

检查是哪部分受到污染的简单方法，就是分别单独将某一部分的工作温度升高，若基流明显变大，该部分就污染严重。

气路（包括进样器）中的堵塞和漏气，往往会引出峰不正常；进样器中衬管没有
压平也会破坏正常峰形。

二、检查检测器：检查喷嘴是否漏气，这将影响点火、灵敏度、峰形和基线漂移；检查极化极与喷嘴的象对位置是否正确：喷嘴口高于极化极圈平面，灵敏度明显下降，这往往是装色谱柱管时柱管将石英喷嘴顶上去所致，象反喷嘴口低于极化极圈平面或极化极与喷嘴象碰，噪音会增大；检查收集极绝缘是否良好，若收集极绝缘不良，则噪音会很大，基线不稳定，漂移严重；收集极离子流讯号线接触不良或断线就会造成不出峰；检测器是否污染，可用升温看基流变化大小来确定。

清除污染的办法就是拆洗零部件和进行高温老化。

三、检查电路：仪器在不点火并拔去收集极插头时走基线就可判断和检查放大器是否正常，光是走放大器基线，一般正常情况应该是噪音小于5uv，漂移应小于10uv/0.5u。

有条件的话，可给放大器输入一个微电流，即用一节电池串联一个109Ω高阻接到放大器输入端（收集极离子线插头端），电池另一端接地，放大器增益于109Ω档，输出应有100mv左右，若放大器增益于108Ω档，输出应有10 mv 左右，这就说明放大器工作正常，在没有高阻的情况下，用于指轻触放大器输入端，端出应出现一个很大的信号，这是最简单粗略地判断放大器是否正常的方法，如果上述检查不正常，则要对电路进一步检查，高阻切换继电器和AD549集成运算放大器接线的假焊虚焊常常会引起放大器失常，可用小烙铁在各点焊处逐一烫焊来加以判断检查；放大器屏蔽铁盒内电路（主要是高阻）受到潮气将严重导致噪音增加；收集极离子讯号线芯线较细容易碰断，往往造成讯号不通和不出峰；极化极对地电压（极化电压）一般在220V-230V(有些产品设计为250V-300V)给出极化电压的高压稳压管损坏就会FID极化电压不正常，从而导致不出峰或色谱峰畸形，使用万用表测量极化极对地的直流电压就可检查出极化电压是否正常。

噪音的产生有时也会来自给出极化电压的高压稳压二极管，判断方法是去掉220-230V极化点压，看噪音是否消除或减小，除了更换高压稳压二极管外，在极化电压230V上串接一个300KΩ电阻，极化极对地再接一个0.33uf/400V电容，也可有效地滤掉来自高压稳压二极管的噪音。

如果放大器有输出，但调零
不起作用，则毛病肯定出在调零电位器或相应的连接线上。

13应用热导池检测器的注意事项有哪些 ?
热导池检测器(TCD)是气相色谱仪中应用较为广泛的检测器,尤其是在气体分析中应用最多.由于不断的研究和发展,越来越多应用于ppm级气体成份的微量分析,在许多分析应用中取代了FID,然而,热导池检测器损坏的因素,避免不必要的损失.
热导池中的关键热导元件是用钨铼丝做的,钨铼丝直径一般只有15μ-30μ,材料又比较容易氧化,氧化或受污染后,阻值发生变化或断损,造成热导池测量电桥的对称性被破坏,致使仪器无法正常工作,引起热导元件损坏的因素较多,注意事项归纳如下:
1、热导池接并联双气路应用时，必须同时并联装上二根色谱柱，二路都要同时通载气，如果只装一根柱，而另一路不装柱不通载气，那么，一通电源就会将钨丝元件烧坏。

2、仪器停机后，外界空气往往会返进热导池和柱系统，因此必须在开机时要先通载气10分钟以上再通电，停机时间越长，那么重新开机时先通载气的时间也要长，否则系统中残留的空气中氧气会将钨铼丝元件氧化或烧断。

3、热导检测器使用的载气纯度必须四个9以上（99.99%），最忌载气中含氧量高，载气不纯将会影响热导元件的使用寿命，也会降低检测灵敏度，所以载气必须脱氧净化。

4、在更换装色谱柱时，必须检漏，保证气密性，色谱柱连接处漏气将会造成热导元件损坏，色谱柱出口端必须填装好玻璃棉和不锈钢丝网，避免柱担体吹入TCD。

5、在多次进样分析后，应及时更换进样器上的硅橡胶垫，如果待到硅橡胶垫被多次注射针扎破漏气时再更换就迟了，因为硅橡胶垫一漏，载气漏出，空气漏进，热导元件就会烧坏。

分析过程中更换硅橡胶垫时，必须将热导电源关断后，再迅速换垫，换好后必须通载气几分钟后才能再通热导池电源。

6、用平面六通阀做气体进样时，六通阀的位置必须停在二个极端位置，不能将阀旋停在中间位置，因为中间位置是六通阀将载气切
断不通，这是很危险的，容易导致热导池中因不通载气而损坏。

7、色谱柱高温老化时，必须将热导池电源关断，热导池温控关断，并且将柱出口连接热导池进口的接头处断开，让高温老化的载气（N2）流入柱箱内，这样可避免因柱子老化而污染热导池及钨铼丝元件。

8、热导池桥电流的设定，必须比被分析试样组份的最高沸点高20-30℃，避免试样中高沸点组份冷凝在热导池中和污染钨铼丝元件。

9、热导池桥电流的设定，必须考虑所用载气的种类、工作温度和钨铼丝元件的冷阻，应明了这样的原则：①轻载气（H2、He）桥电流可大，重载气（N2、Air）桥电流必须小；②热导池工作温度高，桥电流应减小，工作温度低，桥电流可增加；③各生产厂家热导池钨铼丝元件阻值是不同的，因此，使用桥电流大小也不同，元件阻值大的，桥电流就应设定小些，具体桥电流设定可看说明书.
14影响TCD灵敏度的因素是什么?
1.热导池桥电流：桥电流大，灵敏度高，桥电流提高30—40mA，灵敏度将提高一倍，桥电流的提高使用，将受到稳定性和钨铼丝元件寿命限制；
2.载气种类：应用He、H2作载气；
3.载气流量：载气流量增大会减小灵敏度，但这个因素对He、H2轻载气影响不大，而对N2、Ar重载气影响很明显，例如Ar载气，流量从30—40ml/min降到7—8ml/min，峰高将增高一倍；
4.载气纯度：载气纯度高，灵敏度高，例如将纯度98—99%的H2载气改为纯度99.999%的H2载气，检测器灵敏度将提高13%；
5.工作温度：热导池工作温度越高，灵敏度越低，是反的线性比例关系，以确保样品组份不在检测器中冷凝为原则，TCD的工作温度尽可能设置低些有利，但低温控制比高温控制难；
6.热导元件阻：热导元件阻值与灵敏度正比，阻值越大，灵敏度越高，但阻值大，难以制造，制造合格率要降低；
7.热导池气室的孔径：放置热导元件的气室孔径大小将明显影响检测灵敏度，气室孔径大，则峰面积大，灵敏度S值就大，但是对于。